Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 1 Bài tập: Bài tập 1: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thơng số động cơ: R s = 0,294Ω, R ’ r = 0,144Ω, X s = 0,503Ω, X ’ r = 0,209Ω, X m = 13,25Ω. Tổng tổn hao cơ (P qp ) 250W và bỏ qua tổn hao sắt. Ở độ trượt 2%, Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số cơng suất và hiệu suất? Bài tập 2: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thơng số như sau: R s = 0,5Ω, R ’ r = 0,25Ω, X s = X ’ r = 0,4Ω Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây stator nối Y, tần số định mức 50Hz và điện áp định mức 415V. Tính dòng khởi động của động cơ. Tính dòng điện của động cơ khi vận hành ở tốc độ 1450vòng/phút. Bài tập 3: Cơng suất truyền từ stator qua rotor của một máy điện khơng đồng bộ là 120kW khi chạy ở độ trượt 0,05. Tính tổn hao đồng rotor và cơng suất điện từ của máy điện? Biết tổn hao đồng stator là 3kW, tổn hao cơ là 2kW, và tổn hao sắt là 1,7kW. Xác định cơng suất hữu ích và hiệu suất của động cơ? Bài tập 4: Động cơ KĐB 3 pha, 15HP, 220V, 50Hz, 6 cực, Y, mạch hình Γ. Thơng số động cơ: R s = 0,129Ω, R ’ r = 0,096Ω, X n = 0,047Ω, R Fe = 60Ω // X m =10Ω Tổng tổn hao cơ P qp =290W. Ở độ trượt 2%: a. Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số cơng suất? b. Cơng suất vào, ra, và hiệu suất? R s s I & jX s s U & Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hố m I & jX m j X’ r r I & ' r R ' r R s s1 − R s s I & jX s s U & ' r I & ' r R j X’ r Mạch tương đương dạng hình Γ ' r R s s1 − R Fe jX m m I & Fe I & Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 2 Bài tập 5: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, cuộn dây stator nối Y, 380V, 50Hz, có điện trở stator 0,26 Ω /pha. Ở chế độ khơng tải, động cơ tiêu thụ 400W và dòng khơngtải là 3A. Ở thí nghiệm khơng tải trên, tính hệ số cơng suất khơng tải, và các thơng số của nhánh từ hố. Bài tập 6: Thí nghiệm ngắn mạch trên một máy điện khơng đồng bộ 3 pha 4 cực, nối Y, 50Hz. Cơng suất vào là 20kW, ở điện áp 220V và dòng 90A. Tính các thơng số của động cơ? Biết điện trở stator là 0,3 Ω . Tính R s , R’ r , X s , X’ r ? Bài tập 7: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, cuộn dây stator nối Y, 380V, 50Hz, có điện trở stator 0,26 Ω /pha. Ở chế độ khơng tải máy điện tiêu thụ 400W và dòng khơng tải là 3A. Ở chế độ ngắn mạch ứng với điện áp định mức, máy điện tiêu thụ 5kW và dòng điện 40A. a. Từ các số liệu thí nghiệm ngắn mạch, tính: hệ số cơng suất ngắn mạch, điện trở rotor, điện kháng tản rotor và stator. b. Từ các số liệu thí nghiệm khơng tải, tính: tổ n hao sắt và tổn hao cơ biết tổn hao sắt bằng 2 lần tổn hao cơ? Tính các thơng số nhánh từ hóa, hệ số cơng suất khơng tải? R s s I & j X s R m m I & s U & j X m 0I ' r → & 0 s R ' r → j X’ r Khơng tải: n→n s : s→0 R s j X s s U & ' r I & s R r ' j X’ r s I & R s s I & jX s s U & j X r r I & ' r R ' r R s s1 − Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 3 Bài tập 8: ĐCKĐB 3 pha, Y, 2200V, 1000HP, 60Hz, 12 cực. Khi khơng tải, ở điện áp và tần số định mức, dòng khơng tải là 20A và cơng suất tiêu thụ khơng tải là 14kW. Thơng số động cơ: R s = 0,1Ω, R ’ r = 0,2Ω, X n = 2Ω Ở độ trượt 3%, (bỏ qua nhánh từ hóa) tính: a. Tốc độ động cơ, tần số rotor. b. Dòng điện stator, dòng điện rotor qui đổi. c. Cơng suất vào, cơng suất điện từ, cơng suất ra. d. Hiệu suất, hệ số cơng suất. e. Momen điện từ, momen ra. Bài tập 9: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thơng số sau (các thơng số rotor đã qui về stator): Điện trở stator = điện trở rotor = 1 Ω Điện kháng tản stator = điện kháng tản rotor = 2 Ω Điện kháng từ hố= 50 Ω Động cơ có 4 cực, cuộc dây stator nối Y, tần số định mức là 50Hz và điện áp định mức 415V. Động cơ kéo tải định mức ở tốc độ 1400 vòng/phút. a. Vẽ dạng mạch tương đương và tính độ trượt định mức. b. Tính dòng điện stator định mức, hệ số cơng suất và cơng suất ngõ vào. c. Tính hiệu suất và momen điện từ ở trạng thái hoạ t động trên. Bài tập 10: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thơng số sau: R s =0,5 Ω , R r ’=0,25 Ω , X s = X’ r = 0,4 Ω . Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây stator nối Y, tần số định mức 50Hz và điện áp định mức 380V. Tốc độ định mức 1450 vòng/phút. Bỏ qua tổn hao sắt và tổn hao cơ, và điện kháng tản nhánh từ hóa rất lớn. a. Khi động cơ ở định mức: tính độ trượt, dòng điện stator, hệ số cơng suất , cơng suất vào, cơng suất ra, hiệu suất? b. Tính momen khởi động, dòng điện khởi động. Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng. c. Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt. R s 0 I & R m 0 I & s U & jX m ' r I & Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 4 Bài tập 11: Động khơng đồng bộ ba pha, 380 V, 50 Hz, 4 cực, 1430 vòng/phút, nối Y. Thơng số động cơ theo mạch tương đương hình vẽ trên là: R s = 4,0Ω; R’ r = 4,0Ω, X s = 10,0Ω, X’ r =10,0. Bỏ qua nhánh từ hóa và bỏ qua tổn hao cơ. a. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động của động cơ? b. Tính momen cực đại và độ trượt tới hạn (khi momen đạt cực đại) của động cơ? Khi động cơ vận hành ở tốc độ 1430 vòng/phút, tính: c. Dòng điện cấp cho động cơ, hệ số cơng suất cosϕ? d. Cơng suất vào, cơng suất ra, hiệu suất, momen ngõ ra? Cau a: I1kd = 10.185069 A, Mkd = 7.924819 Nm Cau b: Mmax = 18.840712 Nm, sth = 0.196116 Cau c: I1 = 2.386873 A, cos = 0.976041 Cau d: P1 = 1533.350081 W, P2 = 1396.618227 W, M2 = 9.326379 Nm Bài tập 12: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, cuộn dây stator nối Y, 2 cặp cực và được cấp nguồn 50Hz, 380V. Điện trở stator 10 Ω , điên trở rotor qui đổi là 6,3 Ω , điện kháng tản stator bằng 12 Ω và điện kháng tản rotor qui đổi bằng 13 Ω . Bỏ qua tổn hao cơ, tổn hao sắt và mạch tương đương của nhánh từ hố. Động cơ chạy ở tốc độ 1450 vòng/phút. a. Với tốc độ trên, tính hệ số cơng suất, dòng điện stator, cơng suất vào, cơng suất ra, độ trượt, momen và hiệu suất? b. Tính momen cực đại và độ trượt tương ứng (cho động cơ). Tính momen khởi động và dòng điện khởi động. c. V ẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt của động cơ ứng với độ trượt từ 0 đến 1. Chỉ ra trên đặc tuyến 3 điểm momen và độ trượt đã tính ở 2 câu trên. Bài tập 13: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, có các thơng số như sau: điện trở stator và rotor quy đổi bằng nhau và bằng 0,05 Ω , điện kháng tản stator và rotor quy đổi bằng nhau và bằng 0,15 Ω . Bỏ qua mạch nhánh từ hố. Máy điện có 2 cực, cuộn dây stator nối Y, và vận hành với tần số 50Hz, 415V. a. Tính momen ra định mức và cơng suất ra định mức khi biết độ trượt định mức là 0,05 và bỏ qua tổn hao cơ? b. Khi momen đạt cực đại, tính độ trượt tới hạn và momen cực đại? c. Tính dòng điện khởi động và momen khởi động? R s s I & jX s s U & s R ' r j X’ r Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 5 Bài tập 14: Một động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thơng số như sau: R 1 = 0,39Ω, R ’ 2 = 0,14Ω, X 1 = X ’ 2 = 0,35Ω, X m = 16Ω Động cơ 3 pha có 4 cực, các cuộn dây stator nối Y, tần số định mức 50Hz và điện áp định mức 220V. Tốc độ định mức 1450 vòng/phút. Bỏ qua tổn hao sắt và tổn hao cơ. a. Khi động cơ ở định mức: tính độ trượt, hệ số cơng suất, cơng suất vào, cơng suất ra, hiệu suất và momen điện từ. b. Tính momen khởi động, dòng điện khởi động. Tính momen c ực đại và độ trượt tương ứng. Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt. Bài tập15: Động cơ KĐB 3 pha, 15HP, 220V, 50Hz, 6 cực, Y (/Δ), mạch hình Γ. Thơng số động cơ: R s = 0,129Ω, R ’ r = 0,096Ω, X n = 0,047Ω, R Fe = 60Ω, X m = 10Ω Ở độ trượt 2%: a) Tính tốc độ, dòng điện stator (/cấp cho động cơ), hệ số cơng suất, hiệu suất, momen điện từ, momen ra? b) Tính momen khởi động, dòng điện khởi động động cơ, momen cực đại và độ trượt tương ứng. c) Tính và vẽ dạng đặc tuyến momen – độ trượt. d) Nếu cho tổn hao cơ 300W, tính lại Momen ra, hiệu suất? Tính tổ n hao sắt P Fe ? Bài tập16: Một động cơ khơng đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có định mức 2 HP, 380V, 50Hz, 1 cặp cực, cuộn dây stator đấu Y, tốc độ định mức n đm = 2850 vòng/phút, hệ số cơng suất cosϕ đm = 0,8. Khi mang tải định mức, động cơ tiêu thụ dòng điện dây I đm = 3,5A, cơng suất tổn hao cơ là 100W. Khi động cơ làm việc với tốc độ, điện áp, dòng diện, cos ϕ và cơng suất định mức, hãy xác định: a. Tốc độ đồng bộ n s , ω s . b. Độ trượt định mức s đm . c. Mơmen ra định mức T out_đm . d. Cơng suất điện từ P đt . e. Cơng suất tổn hao dồng rotor P cur . f. Mơmen điện từ T đt . g. Hiệu suất định mức η đm . R s s I & jX s s U & ' r I & ' r R j X’ r Mạch tương đương dạng hình Γ ' r R s s1 − R Fe j X m m I & Fe I & Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 6 Bài tập 17: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 460V, 25kW, 60Hz, 4 cực, có: R s = 0,103Ω, R ’ r = 0,225Ω, X s = 1,10Ω, X ’ r = 1,13Ω, X m = 59,4Ω Tổn hao cơ 265W, tổn hao sắt 220W. Tính tốc độ, hệ số cơng suất, momen đầu trục, hiệu suất ở độ trượt 3%? Có thể mơ tả tổn hao sắt từ bằng điện trở R Fe // X m . Bài tập 18: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thơng số động cơ: R s = 0,294Ω, R ’ r = 0,144Ω, X s = 0,503Ω, X ’ r = 0,209Ω, X m = 13,25Ω Tổng tổn hao cơ (P qp ) 250W và bỏ qua tổn hao sắt. Ở độ trượt 3%: a. Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số cơng suất, momen điện từ, momen đầu trục (Tout, M ra, M có ích, M tải, M 2 ) và hiệu suất? b. Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính hệ số cơng suất, dòng điện rotor qui đổi, cơng suất điện từ, momen điện từ, momen đầu trục và hiệu suất? c. Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại? d. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? Bài tập 19: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 220V, 7,5kW, 50Hz, 4 cực. Thơng số động cơ: R s = 0,294Ω, R ’ r = 0,144Ω, X s = 0,503Ω, X ’ r = 0,209Ω, X m = 13,25Ω Tổng tổn hao cơ và tổn hao sắt là 403W và khơng phụ thuộc tải. Ở độ trượt 3%: Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số cơng suất, momen điện từ, momen đầu trục (Tout, M ra, M có ích, M tải, M 2 ) và hiệu suất? Bài tập 20: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 230V, 15kW, 60Hz, 6 cực, vận hành đầy tải ở độ trượt 3,5%. Bỏ qua tổn hao cơ và tổn hao sắt. Thơng số động cơ: R s = R ’ r = 0,21Ω, X s = X ’ r = 0,26Ω, X m = 10,1Ω Sử dụng mạch biến đổi Thevenin, tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại, momen khởi động? Bài tập 21: ĐC KĐB 3 pha rotor lồng sóc, Δ, 230V, 25kW, 50Hz, 6 cực. Có thơng số pha: R s = 0,045Ω, R ’ r = 0,054Ω, X s = 0,29Ω, X ’ r = 0,28Ω, X m = 9,6Ω a. Tính hệ số cơng suất, dòng điện, momen điện từ và hiệu suất ở độ trượt 5%? b. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 7 c. Giảm dòng khởi động bằng khởi động Y→Δ, vẽ mạch tương đương Y, tính dòng điện khởi động và momen khởi động? Bài tập 22: Động cơ KĐB 3 pha,Y, 230V, 60Hz, 6 cực, có momen đạt cực đại ở độ trượt 15% và bằng 288% momen định mức. Bỏ qua điện trở stator, tính tỷ lệ momen cực đại mới theo momen định mức nếu động cơ được cấp nguồn 190V, 50Hz, và tính tốc độ khi momen đạt cực đại? Bài tập 23: Động cơ KĐB 3 pha,15HP, 220V, 50Hz, 6 cực, Y, mạch hình Γ. Thơng số động cơ: R s = 0,129Ω, R ’ r = 0,096Ω, X n = 0,047Ω, R Fe = 60Ω // X m =10Ω Tổng tổn hao cơ P qp =290W. Ở độ trượt 3%: a. Tính tốc độ, dòng điện stator, hệ số cơng suất? b. Cơng suất vào, ra, và hiệu suất? c. Momen ra điện từ, momen ra? d. Tính momen cực đại, độ trượt khi momen cực đại? e. Tính momen khởi động và dòng điện khởi động? Bài tập: 5.3, 5.4, 5.6, 5.14, 5.15, 5.16, 5.18, 5.21, 5.24, 5.25, 5.35, 5.41, 5.48. Thí nghiệm ngắn mạch ở tần số thấp f bl hơn tần số định mức f n . 2 bl 2 blbl PSQ −= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 2 bls bl bl n bl bl n n I3 Q f f X f f X 2 bls bl bln I3 P RR == với () ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − −= n0 s0 sn ' r XX XX XXX tính s X và ' r X ( s X ≈ ' r X ) với () s0m XXX −= tính () 2 m ' rm sn ' r X XX RRR ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + −= Bài tập 24: Động cơ KĐB 3 pha, 7,5HP, Y, 220V, 19A, 60Hz, 4 cực. Động cơ loại C theo IEEE (X s : X ’ r = 0,3:0,7). Bỏ qua tổn hao của mạch từ.  TN với điện áp DC: R s = 0,262Ω.  TN khơng tải (no-load) ở 60Hz: 219V, 5,7A, 380W. Tính tổn hao khơng tải và tính các thơng số của động cơ ở điều kiện bình thường (ở tần số 60Hz) theo 2 cách: R s s I & jX s s U & ' r I & ' r R j X’ r Mạch tương đương dạng hình Γ ' r R s s1− R Fe j X m m I & Fe I & Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 8  a) TN ngắn mạch (block-rotor) ở 60Hz: 212V, 83,3A, 20,1kW  b) TN ngắn mạch (block-rotor) ở 15Hz: 26,5V, 18,57A, 675W. . Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 1 Bài tập: Bài tập 1: Động cơ KĐB 3 pha,Y,. ' r R s s1 − R Fe jX m m I & Fe I & Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B Bài tập: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 2 Bài tập 5: Một động cơ khơng đồng bộ 3